Análisis de la Contaminación Transfronteriza y Local de

1. Análisis de la Contaminación Transfronteriza y Local de compuestos gaseosos precursores NOx de la deposición ácida húmeda y la formación de ozono en Cuba. Autores: Arnaldo E. Collazo Aranda Osvaldo Cuesta Santos Raúl G. E. Morales Segura Luis Morales Salinas La Habana, Septiembre/ 2011 1

2. Introducción 2

3. Antecedentes Red de Monitoreo de la Contaminación Atmosférica en Cuba Triángulo ácido 3

4. Antecedentes Comportamiento del pH en la lluvia Fuente: Agencia de Medio Ambiente (AMA), 2004

5. Antecedentes Comportamiento del pH en la lluvia Fuente: Agencia de Medio Ambiente (AMA), 2004

6. Objetivo General Analizar la contaminación atmosférica a partir de las emisiones de fuentes locales y transfronterizas de compuestos gaseosos precursores NOx del proceso de depositación ácida húmeda y formación de ozono en Cuba. 6

7. Hipótesis • La distribución espacial y temporal de la depositación ácida húmeda que se deriva de los precursores NOx de origen local y transfronterizo sigue un comportamiento dependiente de condiciones meteorológicas típicas, que es posible de modelar. Del mismo modo, la distribución de ozono troposférico, en su forma mas simple, sigue un patrón que es concordante con las emisiones de NOx. 7

8. Objetivos Específicos • Analizar la distribución espacial de las emisiones de NOx de origen local y transfronterizo en el área (o dominio) de estudio. • Caracterizar los tipos de situaciones sinópticas en los periodos poco lluvioso y lluvioso asociados al transporte de masas de aire, que tienen incidencia en la distribución de los compuestos gaseosos precursores NOx de origen transfronterizo y local; • Caracterizar los comportamientos que describen las variaciones de las concentraciones de los compuestos gaseosos precursores NOx, que explican la distribución espacial y temporal de la depositación ácida húmeda y la formación de ozono.

9. Diagrama Metodológico ETAPA I Fuentes Locales (8 CTE ) Fuentes Externas (NEI, 2007) Inventario de Emisiones (Dominio de estudio) Aplicación ArcView 3.0 Distribución Espacial de las emisiones (Año 2007)

10. Diagrama Metodológico ETAPA II Información meteorológica (Mapas de superficie) Informes (EGT) Tipología (Situaciones Sinópticas) Ejecución HYSPLIT_4 Catálogo de trayectorias inversas de masas de aire

11. Diagrama Metodológico ETAPA III Información meteorológica (Datos del Re-Análisis) Estación meteorológica en superficie Archivos Geofísicos Inventario de Emisiones Ejecución CALMET/CALPUFF Flujos de depositación húmeda de nitrato Concentraciones de NOx

12. Diagrama Metodológico ETAPA III Concentraciones de NOx Ejecución del modelo TUV Parámetros Literatura Implementación Modelo Simple para el Cálculo de O3 Selección de casos Ejecución Modelo Simple para el Cálculo de O3 Concentraciones de O3 (Casos seleccionados)

13. Dominio de estudio 39N 23N 19N 14N 90W 84W 74W 70W

14. Figura 1:Distribución Espacial de las Emisiones Locales NOx Resultados Etapa I

15. Distribución de Frecuencia de las trayectorias inversas de las masas de aire. Contribución predominante. Casablanca, La Habana, 2007. • Resultados Etapa II

16. Distribución de Frecuencia de las trayectorias inversas de las masas de aire. Contribución por Periodo. Casablanca, La Habana, 2007. • Resultados Etapa II

17. Relación entre TSS y las Trayectorias de Masas de Aire. Periodo Poco Lluvioso (Noviembre-Abril). Contribución Predominante. • Resultados Etapa II Anticiclones Migratorios (AM) Fuente:Instituto de Meteorología (INSMET), 2007

18. Relación entre TSS y las Trayectorias de Masas de Aire. Periodo Poco Lluvioso (Mayo-Octubre). Contribución Predominante. • Resultados Etapa II Zonas de Convergencia (ZC) Fuente:Instituto de Meteorología (INSMET), 2007

19. Resultados Etapa III Comportamiento promedio horario mensual de las concentraciones de NOx en la localidad de Falla, para el periodo Poco Lluvioso.

20. Resultados Etapa III Comportamiento promedio horario mensual de las concentraciones de NOx en la localidad de Falla, para el periodo Lluvioso.

21. Resultados Etapa III Relación entre el promedio mensual estimado (2007) e histórico (1985-2006) medido de las concentraciones de NOx en la localidad de Falla.

22. Resultados Etapa III Flujo diario promedio de los depósitos húmedos de nitrato asociado a las trayectorias inversas de masas de aire para el periodo poco lluvioso. 22/04/2007 Fuente:Draxler et al., 2009

23. Resultados Etapa III Flujo diario promedio de los depósitos húmedos de nitrato asociado a las trayectorias inversas de masas de aire para el periodo Poco Lluvioso. 15/02/2007 Fuente:Draxler et al., 2009

24. Resultados Etapa III Flujo diario promedio de los depósitos húmedos de nitrato asociado a las trayectorias inversas de masas de aire para el periodo Lluvioso. 07/09/2007 Fuente:Draxler et al., 2009

25. Resultados Etapa III Flujo diario promedio de los depósitos húmedos de nitrato asociado a las trayectorias inversas de masas de aire para el periodo Lluvioso. 15/05/2007 Fuente:Draxler et al. ,2009

26. Resultados Etapa III Comportamiento promedio horario mensual de las concentraciones de ozono, Casablanca, 2007

27. Conclusiones Los resultados alcanzados por la ejecución del modelo de trayectorias de masas de aire HYSPLIT_4 verificaron que existe un predominio de las contribuciones provenientes de fuentes de emisiones transfronterizas en el periodo poco lluvioso (Noviembre-Abril), mientras que las mayores contribuciones desde fuentes de emisiones locales se produce durante el periodo lluvioso (Mayo-Octubre). La relación entre las trayectorias inversas de masas de aire y los tipos de situaciones sinópticas permitió establecer un patrón típico para ambos periodos poco lluvioso y lluvioso que explican el transporte transfronterizo durante el periodo poco lluvioso con el predominio de los Anticiclones Migratorios contrastante con el periodo lluvioso donde existe un predomino de las Zonas de Convergencia con presencia de ondas y hondonadas que favorecen el incremento de las tasas de precipitación

28. Conclusiones La aplicación del sistema de modelación CALMET/CALPUFF a escala regional verificó que los valores de las concentraciones de los precursores gaseosos NOx se corresponden con los niveles observados de fondo regional (López, 2007), y la depositación húmeda de nitrato verificó que las mayores tasas coinciden con zonas con emisiones antropogénicas locales de precursores de la acidez(tramo costero: Mariel Varadero, Cienfuegos, Santa Clara, Nuevitas y la zona minero metalúrgica del norte de la provincia de Holguín). Los valores de ozono troposférico calculados a partir del modelo simple implementado constituyen un aporte al conocimiento de los niveles de concentración de ozono natural de fondo global (Harris et al, 1997), que se estarían produciendo debido a la limitación del inventario de emisiones de fuentes utilizado.

29. Conclusiones No obstante se verificó la hipótesis de la contribución a la formación de ozono troposférico transfronterizo proveniente de fuentes de emisiones de la parte sudeste de los Estados Unidos bajo condiciones meteorológicas favorables durante el periodo poco lluvioso del año 2007. A pesar de la simplicidad y limitaciones de la información pre-existente, los resultados obtenidos en este estudio representan un importante avance para la discusión futura de la gestión de la calidad del aire en Cuba. Los resultados alcanzados a partir de la modelación del transporte, la dispersión y las transformaciones químicas de los contaminantes precursores de los procesos de depositación ácida húmeda a escala regional, permiten contar con una herramienta metodológica adecuada para la planificación y gestión de la calidad del aire en Cuba.

30. Recomendaciones En nuestra perspectiva más inmediata, se requiere fortalecer el Sistema Nacional de Vigilancia de la Contaminación Atmosférica (SINVCA), a fin de contribuir al diseño e instalación de nuevas estaciones de monitoreo de la calidad del aire en el país comprometidas por el impacto de la depositación ácida húmeda y sus daños a la salud humana y a diferentes ecosistemas terrestres y marinos vulnerables. Del mismo modo, el método implementado y los resultados alcanzados en este trabajo con respecto a la formación de ozono troposférico, deberían ser desarrollados en futuras investigaciones a partir de contar con inventarios de emisiones locales y transfronterizas con mayor información en detalle, lo cual contribuiría al mejoramiento de las normativas de emisiones y calidad del aire, en el entendimiento de la problemática ambiental nacional.

31. Muchas Gracias por su atención 31

32. Resultados Etapa III Climatología del campo viento (componentes u y v) en las cercanías de la localidad de Casablanca, 2007 32

33. Resultados Etapa III Anomalías relativas del campo viento (componentes u y v) para el período (1978-1989) y el 2007 en las cercanías de la localidad de Casablanca. 33